專利名稱：計(jì)算機(jī)控制的電子束偏轉(zhuǎn)設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及光學(xué)鍍膜的電子束蒸發(fā)系統(tǒng)，特別是一種用于光學(xué)鍍膜的電子束蒸發(fā)系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)控制的電子束偏轉(zhuǎn)設(shè)備。
背景技術(shù)：
由于現(xiàn)代鍍膜生產(chǎn)的需要，許多儀表和設(shè)備都朝著智能化方向發(fā)展。通過計(jì)算機(jī)程序精確控制鍍膜過程中鍍膜設(shè)備的運(yùn)轉(zhuǎn)和鍍膜參數(shù)的改變，成為鍍膜生產(chǎn)的迫切需要。電子束蒸發(fā)在整個(gè)光學(xué)鍍膜過程中是個(gè)很重要的環(huán)節(jié)，它能否在整個(gè)鍍膜過程中提供穩(wěn)定的靶材蒸發(fā)分布，將直接影響鍍膜產(chǎn)品的光譜指標(biāo)和成品率。電子束蒸發(fā)鍍膜的過程是高能量的電子束在偏轉(zhuǎn)線圈產(chǎn)生的均勻磁場(chǎng)中做圓周運(yùn)動(dòng)，偏轉(zhuǎn)270°入射在靶材表面上轟擊加熱靶材，使靶材氣化蒸發(fā)后凝結(jié)在基板表面成膜。電子束蒸發(fā)的穩(wěn)定性與電子束在靶材上的偏轉(zhuǎn)位置和移動(dòng)頻率緊密相關(guān)。穩(wěn)定的蒸發(fā)需要理想的電子束斑偏轉(zhuǎn)位置和合理的蒸發(fā)時(shí)間。電子束的偏轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)與磁場(chǎng)緊密相關(guān)，當(dāng)磁場(chǎng)大小改變時(shí)，電子束圓周運(yùn)動(dòng)的曲率半徑發(fā)生改變，電子束斑入射在靶材表面的位置也會(huì)發(fā)生改變。即電子束偏轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)是通過改變偏轉(zhuǎn)線圈磁場(chǎng)大小來實(shí)現(xiàn)的。磁場(chǎng)大小是由偏轉(zhuǎn)線圈兩端的電壓控制的。傳統(tǒng)電子束偏轉(zhuǎn)控制設(shè)備是通過機(jī)械電位器，如手動(dòng)旋轉(zhuǎn)式電阻器，改變X、Y方向偏轉(zhuǎn)線圈的電壓大小。然而，由于機(jī)械電位器易機(jī)械磨損，操作者直接控制易導(dǎo)致誤差且控制時(shí)間不準(zhǔn)，無法滿足準(zhǔn)確、穩(wěn)定調(diào)節(jié)電子束偏轉(zhuǎn)的要求，更無法達(dá)到時(shí)間上精確控制的要求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是要克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種計(jì)算機(jī)控制的電子束偏轉(zhuǎn)設(shè)備，它能夠?qū)﹄娮邮D(zhuǎn)移動(dòng)進(jìn)行全數(shù)字化的精準(zhǔn)調(diào)節(jié)和精確控制蒸發(fā)時(shí)間，整個(gè)設(shè)備在速度、精度和可靠性上大大提高，智能化程度也大大提高。
本發(fā)明的技術(shù)解決方案如下一種計(jì)算機(jī)控制的電子束偏轉(zhuǎn)設(shè)備，包括一具有X方向偏轉(zhuǎn)線圈和Y方向偏轉(zhuǎn)線圈組成的偏轉(zhuǎn)線圈組，其特點(diǎn)是還有一臺(tái)程序控制計(jì)算機(jī)和一臺(tái)由數(shù)字電位器構(gòu)成的偏轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)裝置，所述的數(shù)字電位器接受所述的程序控制計(jì)算機(jī)的數(shù)字信號(hào)，調(diào)節(jié)自身阻抗，調(diào)節(jié)的電壓加載到偏轉(zhuǎn)線圈組上，對(duì)電子束產(chǎn)生偏轉(zhuǎn)作用。
所述的偏轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)裝置依次由電壓調(diào)節(jié)電路、功率放大電路、濾波電路構(gòu)成，所述的電壓調(diào)節(jié)電路含有與所述的控制計(jì)算機(jī)并口連接的第一數(shù)字電位器和第二數(shù)字電位器，該第一數(shù)字電位器和第二數(shù)字電位器接受所述的程序控制計(jì)算機(jī)的數(shù)字信號(hào)，調(diào)節(jié)自身阻抗，所述的第一數(shù)字電位器通過第一功率放大電路和第一濾波電路接所述的X方向偏轉(zhuǎn)線圈，所述的第二數(shù)字電位器通過第二功率放大電路和第二濾波電路接所述的Y方向偏轉(zhuǎn)線圈。
本發(fā)明的特點(diǎn)是采用數(shù)字電位器代替?zhèn)鹘y(tǒng)的機(jī)械式電位器，并用計(jì)算機(jī)進(jìn)行程序控制。
所述的電壓調(diào)節(jié)電路是用兩個(gè)能與計(jì)算機(jī)接口的三線非易失性數(shù)字電位器組成，三線非易失性數(shù)字電位器的阻值變化是階梯、增量式變化的，它可以接受數(shù)字信號(hào)，調(diào)節(jié)自身阻抗，分別控制X、Y方向偏轉(zhuǎn)線圈電壓大小。數(shù)字電位器代替?zhèn)鹘y(tǒng)的機(jī)械式電位器可以減少誤差和調(diào)節(jié)控制時(shí)間。電壓調(diào)節(jié)電路的輸入端接計(jì)算機(jī)的并口，輸出端與功率放大電路相接。調(diào)節(jié)的電壓經(jīng)功率放大后通過濾波電路加載到偏轉(zhuǎn)線圈上對(duì)電子束產(chǎn)生偏轉(zhuǎn)作用。
本發(fā)明所提供的計(jì)算機(jī)控制的電子束偏轉(zhuǎn)設(shè)備，不僅可使鍍膜生產(chǎn)中的調(diào)節(jié)工作容易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，而且在操作使用上也容易實(shí)現(xiàn)智能化。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是1、偏轉(zhuǎn)控制設(shè)備可對(duì)偏轉(zhuǎn)線圈電壓大小實(shí)現(xiàn)全數(shù)字化調(diào)節(jié)，數(shù)字可長(zhǎng)期保存和隨時(shí)刷新。
2、數(shù)字電位器階梯式的阻值變化使該裝置具有調(diào)節(jié)精度高和阻值穩(wěn)定的特性，其阻值分辨的臺(tái)階越多，阻值變化越精細(xì)，調(diào)整的靈敏度越高。
3、該設(shè)備可以在時(shí)間上精確控制電子束的偏轉(zhuǎn)。
4、與計(jì)算機(jī)接口，易于通過軟件編程實(shí)現(xiàn)自動(dòng)操作控制。
5、該設(shè)備具有抗震動(dòng)、無機(jī)械磨損、壽命長(zhǎng)的特點(diǎn)。


圖1是本發(fā)明計(jì)算機(jī)控制電子束偏轉(zhuǎn)設(shè)備的實(shí)施例的總體結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2是計(jì)算機(jī)通過并口控制數(shù)字電位器阻值增大或減小、存儲(chǔ)阻值的流程圖。
圖3是軟件控制偏轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)裝置輸出不同偏轉(zhuǎn)電壓及其對(duì)應(yīng)延遲時(shí)間的流程圖。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明，但不應(yīng)以此限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。
先請(qǐng)參閱圖1，圖1是本發(fā)明計(jì)算機(jī)控制電子束偏轉(zhuǎn)設(shè)備的實(shí)施例的總體結(jié)構(gòu)示意圖。由圖可見，本發(fā)明計(jì)算機(jī)控制的電子束偏轉(zhuǎn)設(shè)備，包括一臺(tái)計(jì)算機(jī)1，一臺(tái)偏轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)裝置2，一個(gè)偏轉(zhuǎn)線圈組3，兩個(gè)輸出±10V電壓的穩(wěn)壓電路4和5。偏轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)裝置2主要包括電壓調(diào)節(jié)電路21、第一功率放大電路22和第二功率放大電路23、第一濾波電路24和第二濾波電路25。電壓調(diào)節(jié)電路21與計(jì)算機(jī)1并口相接。計(jì)算機(jī)1并口的數(shù)據(jù)端口共8個(gè)，2～9號(hào)口，控制端口共4個(gè)，1，14，16，17號(hào)口。兩端口共可以組成1～12位的任意數(shù)字輸出端口，當(dāng)計(jì)算機(jī)1向數(shù)據(jù)或控制的端口寄存器寫“1”時(shí)，相應(yīng)的數(shù)據(jù)線或控制線輸出+5V電壓，寫“0”則輸出為0V電壓。并口的特點(diǎn)為傳輸快、可靠性高、編程簡(jiǎn)單，易于滿足數(shù)字電位器的時(shí)序控制要求。電壓調(diào)節(jié)電路2包含三個(gè)電壓轉(zhuǎn)換電路213、214、215。其中213和214把+10V電壓轉(zhuǎn)換為+5V，215把-10V電壓轉(zhuǎn)換為-5V。第一數(shù)字電位器211和第二數(shù)字電位器212分別控制X/Y偏轉(zhuǎn)線圈電壓。本實(shí)施例中第一數(shù)字電位器211和第二數(shù)字電位器212分別采用X9319和X9C103非易失性數(shù)字電位器。非易失性電位器均由三個(gè)部分組成控制部分、非易失性存儲(chǔ)器以及電阻陣列。X9319和X9C103總電阻值為10KΩ，內(nèi)部有99個(gè)電阻單元陣列，在每個(gè)電阻單元之間和任一端都有可以被滑動(dòng)端Rw訪問的抽頭，利用滑動(dòng)端Rw的上下移動(dòng)，即可增大或減小輸出的電阻值大小。100個(gè)滑動(dòng)抽頭，可達(dá)到100級(jí)的數(shù)字化調(diào)節(jié)，對(duì)應(yīng)于100個(gè)不同的電阻值?？刂撇糠值淖饔萌缤粋€(gè)升/降計(jì)數(shù)器，這個(gè)計(jì)數(shù)器的輸出通過譯碼后接通一個(gè)單接點(diǎn)的電子開關(guān)，以便把電阻陣列上的一個(gè)點(diǎn)連接到滑動(dòng)輸出端Rw，從而改變輸出阻值的大小?？刂撇糠种饕蒀S片選端、U/D加/減控制端、INC計(jì)數(shù)脈沖端三線來控制，INC端每一次脈沖下降沿的觸發(fā)都將依U/D端為高/低電平而使數(shù)字電位器中的計(jì)數(shù)器加/減1，連續(xù)給INC端送計(jì)數(shù)脈沖就可使加/減計(jì)數(shù)達(dá)到需要的數(shù)值。滑動(dòng)端Rw的位置可以存儲(chǔ)在EEPROM儲(chǔ)存器中，在下次上電使用時(shí)可以被重新調(diào)用。CS、U/D、INC三端分別與并口數(shù)據(jù)端口或控制端口相接，即可與并口的1～9，14，16，17號(hào)口接通。本實(shí)施例有兩個(gè)數(shù)字電位器，其INC、CS、U/D三線分別接2～4和6～8號(hào)口。高端RH和低端RL等效于機(jī)械電位器的一個(gè)固定端。第一數(shù)字電位器211X9319端點(diǎn)電壓為0V到+10V，其RL端接地，RH端通過一個(gè)約20KΩ限流電阻216與10V電壓相接，可控制Y方向的偏轉(zhuǎn)線圈電壓。依據(jù)電子束斑在X方向移動(dòng)所需的偏轉(zhuǎn)線圈電壓從負(fù)到正的特點(diǎn)，選取了端點(diǎn)電壓為±5V的第二數(shù)字電位器X9C103212，其RH和RL兩端分別接一個(gè)約20KΩ限流電阻217和218。計(jì)算機(jī)編程控制接入并口的CS、U/D、INC的TTL電平變化，滿足一定的時(shí)序關(guān)系即可在Rw端輸出不同的電阻值。圖2給出計(jì)算機(jī)編程通過并口控制數(shù)字電位器阻值增大或減小、存儲(chǔ)阻值的流程圖。如圖2所示，向選定的數(shù)字電位器片選CS端輸入低電平，判斷電阻值是否增大而向U/D端輸入相應(yīng)的高電平或低電平，以數(shù)字電位器滑動(dòng)端Rw當(dāng)前停留位置為基準(zhǔn)，向計(jì)數(shù)器置一定數(shù)量的計(jì)數(shù)脈沖，計(jì)數(shù)脈沖個(gè)數(shù)即為滑動(dòng)端依基準(zhǔn)需增加或減少的步數(shù)，調(diào)整INC端高低電平，INC端每一次脈沖下降沿的觸發(fā)都將依U/D端為高/低電平而使數(shù)字電位器中的計(jì)數(shù)器加/減1，達(dá)到在Rw端輸出不同電阻值的目的?？衫孟戎肐NC端為高電平，延時(shí)，再置CS端為高電平的時(shí)序過程，即可實(shí)現(xiàn)滑動(dòng)端Rw的位置存儲(chǔ)在EEPROM儲(chǔ)存器中，在下次上電使用時(shí)將被重新調(diào)用。
改變電阻值大小，可以達(dá)到調(diào)節(jié)輸出電壓大小的目的，使電子束能在X或Y方向偏轉(zhuǎn)到不同的位置；存儲(chǔ)任一電阻值，以便下次使用時(shí)輸出預(yù)定的電壓值，使電子束偏轉(zhuǎn)到預(yù)定的位置；計(jì)算機(jī)編程精確延時(shí)，改變電阻值，輸出不同電壓，以便電子束在不同的偏轉(zhuǎn)位置駐留不同的時(shí)間，時(shí)間精度可達(dá)到ms量級(jí)。圖3為控制電子束偏轉(zhuǎn)在X或Y方向的不同位置停留不同時(shí)間的流程圖。不同的位置對(duì)應(yīng)不同的電壓和不同的駐留時(shí)間。首先選定控制X或Y方向偏轉(zhuǎn)線圈電壓的數(shù)字電位器，置電位器改變次數(shù)即電子束斑在X或Y方向偏轉(zhuǎn)的位置個(gè)數(shù)，向計(jì)數(shù)器置不同位置對(duì)應(yīng)的計(jì)數(shù)脈沖個(gè)數(shù)，數(shù)字電位器的阻值輸出，調(diào)節(jié)電壓加載在偏轉(zhuǎn)線圈上，精確延時(shí)后，重復(fù)上述步驟即可實(shí)現(xiàn)電子束斑在X或Y方向的任意移動(dòng)和電子束斑對(duì)靶材合理的蒸發(fā)時(shí)間的精確控制。
電壓調(diào)節(jié)電路輸出的信號(hào)接入功率放大電路和濾波電路后，輸出的控制電壓加載到偏轉(zhuǎn)線圈組3上產(chǎn)生不同的磁場(chǎng)作用在電子束上，使電子束發(fā)生偏轉(zhuǎn)和停留。功率放大電路采用甲乙類雙電源互補(bǔ)對(duì)稱電路，濾波電路采用與偏轉(zhuǎn)線圈并聯(lián)的電容電阻串聯(lián)電路。
整個(gè)操作過程實(shí)現(xiàn)數(shù)字化控制，簡(jiǎn)單精確智能化。
權(quán)利要求
1.一種計(jì)算機(jī)控制的電子束偏轉(zhuǎn)設(shè)備，包括一具有X方向偏轉(zhuǎn)線圈和Y方向偏轉(zhuǎn)線圈組成的偏轉(zhuǎn)線圈組(3)，其特征在于還有一臺(tái)程序控制計(jì)算機(jī)(1)和一臺(tái)由數(shù)字電位器構(gòu)成的偏轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)裝置(2)，所述的數(shù)字電位器接受所述的程序控制計(jì)算機(jī)(1)的數(shù)字信號(hào)，調(diào)節(jié)自身阻抗，調(diào)節(jié)的電壓加載到所述的偏轉(zhuǎn)線圈組(3)上，對(duì)電子束產(chǎn)生偏轉(zhuǎn)作用。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的計(jì)算機(jī)控制的電子束偏轉(zhuǎn)設(shè)備，其特征在于所述的所述的偏轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)裝置(2)依次由電壓調(diào)節(jié)電路(21)、功率放大電路、濾波電路構(gòu)成，所述的電壓調(diào)節(jié)電路(21)含有與所述的控制計(jì)算機(jī)(1)并口連接的第一數(shù)字電位器(211)和第二數(shù)字電位器(212)，該第一數(shù)字電位器(211)和第二數(shù)字電位器(212)接受所述的程序控制計(jì)算機(jī)(1)的數(shù)字信號(hào)，調(diào)節(jié)自身阻抗，所述的第一數(shù)字電位器(211)通過第一功率放大電路(22)和第一濾波電路(24)接所述的X方向偏轉(zhuǎn)線圈，所述的第二數(shù)字電位器(212)通過第二功率放大電路(23)和第二濾波電路(25)接所述的Y方向偏轉(zhuǎn)線圈。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的計(jì)算機(jī)控制的電子束偏轉(zhuǎn)設(shè)備，其特征在于所述的數(shù)字電位器是三線非易失性數(shù)字電位器，三線非易失性數(shù)字電位器的阻值變化是階梯、增量式的。
全文摘要
一種用于光學(xué)鍍膜的電子束蒸發(fā)系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)控制的電子束偏轉(zhuǎn)設(shè)備，包括一具有X方向偏轉(zhuǎn)線圈和Y方向偏轉(zhuǎn)線圈組成的偏轉(zhuǎn)線圈組，其特點(diǎn)是還有一臺(tái)程序控制計(jì)算機(jī)和一臺(tái)由數(shù)字電位器構(gòu)成的偏轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)裝置，所述的數(shù)字電位器接受所述的程序控制計(jì)算機(jī)的數(shù)字信號(hào)，調(diào)節(jié)自身阻抗，調(diào)節(jié)的電壓加載到偏轉(zhuǎn)線圈組上，對(duì)電子束產(chǎn)生偏轉(zhuǎn)作用。本發(fā)明能對(duì)電子束偏轉(zhuǎn)移動(dòng)進(jìn)行全數(shù)字化的精準(zhǔn)調(diào)節(jié)并精確控制蒸發(fā)時(shí)間，整個(gè)設(shè)備在速度、精度和可靠性上大大提高，也大大提高了智能化程度。
文檔編號(hào)C23C14/54GK1876889SQ200610028628
公開日2006年12月13日 申請(qǐng)日期2006年7月5日 優(yōu)先權(quán)日2006年7月5日
發(fā)明者周婧, 郭世海, 易葵 申請(qǐng)人:中國科學(xué)院上海光學(xué)精密機(jī)械研究所